Da Städte weiterhin daran arbeiten, ihren ökologischen Fußabdruck zu verringern, stellt die Verdichtung von Fernwärmesystemen und deren Umrüstung auf kohlenstoffarme Energiequellen eine besonders wirkungsvolle Strategie dar. Jetzt ist es an der Zeit, diese Strategie voranzutreiben.
Was ist Fernwärme?
Fernwärme (DH) ist ein System zur Verteilung von Wärme, die an einem zentralen Ort erzeugt wird, über ein Netz aus isolierten Rohrleitungen für den Heizbedarf von Wohn- und Gewerbegebäuden. Dies macht etwa 10 % der Wärmeversorgung in der EU aus.
Fernwärmenetze sollen durch einen Entwurf für eine EU-Richtlinie einen Schub erhalten, der alle Gemeinden mit mehr als 50.000 Einwohnern verpflichtet, Fahrpläne für die Dekarbonisierung der Wärme- und Kälteversorgung zu erstellen.
Aktuelle Trends
Fernwärmesysteme gibt es bereits seit den späten 1870er Jahren, jedoch meist in dicht besiedelten Gebieten mit hohem und konstantem Wärmebedarf. Es gab drei Hauptgenerationen: Nach dem Zweiten Weltkrieg erfolgte der Übergang von Dampf zu Warmwasser als Energieträger (sowjetische Systeme), nach der Ölkrise von 1973 dann von Hochtemperatur- zu Niedertemperatursystemen und alternativen Brennstoffen (skandinavische Systeme).
Bis 2021 planten viele EU-Länder, ihre Fernwärmesysteme auf Erdgas-Kraft-Wärme-Kopplungsanlagen umzustellen, da diese etwa die Hälfte der Treibhausgasemissionen von Kohle verursachen. Dies wäre ein kosteneffizienter Weg gewesen, um die EU-Klimaziele zu erreichen. Angesichts der explodierenden Gaspreise im Jahr 2022, großer Bedenken hinsichtlich der Versorgungssicherheit mit Erdgas und neuer Erkenntnisse über flüchtige Methanemissionen werden diese Pläne jedoch derzeit überprüft.
Mehr als 90 % der weltweiten Fernwärme wird von China, Russland und Europa erzeugt, wobei China seit 2000 das größte Wachstum verzeichnet, da sich die Produktion im Jahr 2020 mehr als vervierfacht hat. China ist für mehr als 35 % der weltweiten Fernwärmeerzeugung verantwortlich und damit der weltweit größte Produzent. Auch die Vereinigten Staaten und Korea verzeichnen ein rasantes Wachstum bei der Fernwärmeerzeugung, wobei sich die Produktion in Korea seit 2000 praktisch verdoppelt hat.
Fernwärmeproduktion nach Region, 2020, und weltweite durchschnittliche Kohlenstoffintensitäten der Fernwärmeversorgung im Netto-Null-Szenario, 2020–2030
Energiemix
Obwohl viele Städte mittlerweile kohlenstoffarme Fernwärmesysteme installieren, werden rund 90 % der weltweiten Fernwärmeproduktion mit fossilen Brennstoffen betrieben, hauptsächlich Erdgas und Kohle, die laut EU-weiten Branchenzahlen derzeit etwa 30 % bzw. 26 % des Brennstoffmixes ausmachen.
Fernwärme ermöglicht die Einbindung flexibler und sauberer Energiequellen in den Energiemix, daher können Fernwärmesysteme eine bedeutende Rolle bei der Dekarbonisierung des Heizungssektors spielen. Darüber hinaus könnte die Elektrifizierung von Wärmepumpen eine wichtige Rolle beim Übergang zum „Netto-Null-Emissions-Szenario“ bis 2050 spielen. Reversible Wärmepumpen, die mit Wasserverteilungssystemen mit bodennahen Temperaturen arbeiten, könnten die Grundlage für die nächste Generation von Winter-/Sommer-„Kaltfernwärmesystemen“ bilden.
Dank kontinuierlicher technologischer Verbesserungen sind heutige Fernwärmemodelle 2,2- bis 4,5-mal effizienter als Gasheizkessel. Und wenn sie weltweit eingeführt würden, könnten Wärmepumpen dazu beitragen, die globalen jährlichen CO2-Emissionen im Gigatonnenbereich zu senken.
Ungenutztes Potenzial
Trotz all dieser Optionen bleibt das Potenzial für kohlenstoffarme Fernwärme nach wie vor weitgehend ungenutzt, und bestehende Systeme müssen angepasst werden, um den neuen Anforderungen für die Lieferung von Wasser mit niedrigerer Temperatur und neuen Wärmeaustauschsystemen gerecht zu werden.
Ein Problem besteht darin, dass ein Teil der erzeugten Wärme während des Verteilungsprozesses unmittelbar vor der Abgabe verloren geht, wobei die Verluste zwischen 10 % und 30 % liegen. Viele der heute bestehenden Netze verteilen Wärme über Rohrleitungen mit Druckwasser bei Vorlauftemperaturen von über 80 °C. Daher kann die Sanierung dieser Netze hin zu niedrigeren Betriebstemperaturen erheblich dazu beitragen, Wärmeverluste auf Zielwerte unter 10 % zu reduzieren. Dies kann durch vorgefertigte Rohrisolierungen und die Modernisierung der Wärmetauscher erreicht werden.
Vor diesem Hintergrund zielt das vom EU-Programm „Horizont 2020“ geförderte Projekt KeepWarm darauf ab, die Modernisierung von Fernwärmesystemen in Osteuropa zu beschleunigen und mehrere Fallstudien in der Region zu erstellen. REWARDHeat ist ein weiteres Projekt, das darauf abzielt, eine neue Generation von Niedertemperatur-Fernwärme- und -Kühlungsnetzen zu demonstrieren, indem es erneuerbare Niedertemperaturwärme und Abwärme in städtischen Umgebungen zurückgewinnt.
Es ist entscheidend, dass diese Modernisierungsprojekte geplant, ausgeführt und ohne Nachbesserungen sowie in beschleunigtem Tempo in Betrieb genommen werden.
Es ist unerlässlich, die Risiken für Arbeiter und die Öffentlichkeit zu minimieren, Störungen im öffentlichen Raum zu verkürzen und CO2-Emissionen so schnell wie möglich zu reduzieren.
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